起重机钢丝绳磨损检测与寿命评估方法

引言：

随着工业自动化的发展，起重机在港口、建筑及制造等领域应用日益广泛，但其钢丝绳的失效问题也愈发突出，钢丝绳故障在起重机事故中占比超过 30% ，主要源于磨损、疲劳及腐蚀等累积损伤。传统检测方法依赖人工目测或定期更换，效率低且成本高，难以满足现代工业对安全性与经济性的双重需求。无损检测技术及大数据分析为钢丝绳状态监测提供了新思路，但如何实现高精度磨损量化与剩余寿命预测仍是技术难点，深入研究钢丝绳损伤机理并优化评估方法，成为行业亟待解决的课题。

1.采用钢丝绳磁检测技术，精准定位断丝与磨损部位

起重机钢丝绳作为关键承重部件，其磨损状态直接关系到设备的安全运行，传统的目视检测方法难以发现内部损伤，而磁检测技术利用磁场感应原理，能够非破坏性地探测钢丝绳内部的断丝、磨损及腐蚀缺陷。技术利用高强度磁化装置使钢丝绳达到磁饱和状态，当绳股出现损伤时，磁场分布会发生畸变，通过高灵敏度传感器捕捉漏磁场信号，可精准定位缺陷位置与严重程度。检测过程中，专业软件将磁场信号转化为可视化图谱，技术人员根据波形特征判断损伤类型，如断丝表现为陡峭的峰值信号，磨损则呈现宽幅波动。

寿命评估需综合磁检测数据与钢丝绳使用参数建立多维评价模型，借助对历次检测数据的趋势分析，可计算剩余金属截面积损失率、断丝密度等关键指标，注意弯曲疲劳与过载造成的局部损伤积累，这类损伤往往在绳股交叉处形成应力集中，需结合起重机的工作循环次数与载荷谱系数进行修正评估。寿命预测还需考虑环境腐蚀因素，港口等潮湿环境下的钢丝绳需额外进行腐蚀当量折算，最终评估报告应包含安全系数计算、剩余使用寿命预测及继续使用条件，为设备安全管理提供决策依据。

2.建立定期绳径测量制度，监控钢丝绳截面损耗情况

钢丝绳在使用过程中会因摩擦、弯曲和载荷作用逐渐磨损，导致绳径减小，直接影响其承载能力和安全性，借助定期测量绳径，可以及时发现钢丝绳的截面损耗情况，评估其剩余使用寿命。测量时应使用专用卡尺或电子测径仪，在钢丝绳的同一位置进行多次测量，取平均值以提高准确性。测量频率应根据使用环境和工作强度确定，一般建议每月至少测量一次，高频使用或恶劣环境下需缩短间隔。

绳径测量数据仅是其中一个参考指标，还需结合其他因素进行综合分析，钢丝绳的寿命受多种因素影响，包括工作环境、载荷类型、使用频率以及维护状况等。例如在腐蚀性环境中使用的钢丝绳，即使绳径损耗较小，也可能因内部锈蚀而强度大幅下降，除了定期测量绳径外。进行目视检查、无损检测和载荷试验等，全面评估钢丝绳的状态，目视检查可发现断丝、变形和表面缺陷，无损检测能探测内部损伤；载荷试验则验证其实际承载能力[1]。

3.实施钢丝绳润滑状态专项检查，评估防锈保护效果

润滑不仅能够减少钢丝绳内部丝股之间的摩擦，还能有效隔绝外界水分和腐蚀性物质，从而延缓锈蚀进程，检查时需重点关注润滑剂的覆盖均匀性、附着力和是否存在干涸或流失现象。利用目视观察和手触检查初步判断润滑状态：若钢丝绳表面呈现干燥、龟裂或存在明显锈斑，则表明润滑不足或防锈保护失效，若润滑剂过量堆积或黏附杂质，则可能影响设备运行效率并加速磨损。还需检查润滑剂的类型是否符合工况要求，例如高温、高湿或化学腐蚀环境需选用特种润滑脂。

防锈保护效果的评估需从涂层完整性、环境适应性和历史性能三个方面综合考量，利用便携式检测工具观察钢丝绳内部丝股的锈蚀情况，尤其注意弯曲部位和固定端等易损区域。若发现局部锈蚀或点蚀，即使表面润滑层完好，也需警惕内部防护失效的风险，分析环境因素对防锈性能的影响，例如沿海地区的盐雾、工业区的酸碱气体或低温地区的融雪剂均可能加速润滑剂降解。对比历史检查数据，若同一区段反复出现锈蚀或润滑剂流失，则需调整润滑方案或升级材料等级，防锈保护并非孤立环节，其效果与日常清洁、载荷管理和存储条件密切相关。

4.开展钢丝绳弯曲疲劳试验，测定关键区段耐疲劳性能

弯曲疲劳试验是评估钢丝绳寿命的核心手段，利用模拟实际工况中的循环弯曲载荷，可有效测定关键区段的耐疲劳特性，试验采用专用疲劳试验机，在控制张力、滑轮直径和弯曲频率的条件下，对钢丝绳试样施加往复弯曲应力，重点观察绳股间接触应力集中区域的结构劣化过程。检测中需特别关注外层钢丝的微动磨损、内部丝股的塑性变形以及绳芯的润滑状态变化，微观损伤会逐步发展为宏观裂纹并导致承载截面损失[2]。

钢丝绳弯曲疲劳性能的评估需综合材料力学与损伤力学理论，重点关注应力幅值、平均应力与累积损伤的交互作用，采用非接触式检测技术监测钢丝绳表面应变场分布，可精准定位最大应力集中区域，这些区域往往对应实际使用中的优先破坏位置。专业分析强调区分不同磨损机制的贡献度，包括弯曲引起的金属疲劳、滑轮接触导致的磨粒磨损以及环境因素诱发的腐蚀磨损，寿命预测时需引入安全系数，考虑动态载荷冲击、多向弯曲复合作用等现场变量。

5.分析滑轮槽磨损形貌，评估对钢丝绳的二次损伤程度

滑轮槽的磨损形貌直接影响钢丝绳的服役寿命，滑轮槽的磨损主要表现为槽底轮廓变形、边缘锐化及表面微观裂纹扩展等特征，当滑轮槽几何形状因磨损发生畸变时，会破坏钢丝绳与滑轮之间的理想接触状态，导致接触应力分布不均。异常接触将引发钢丝绳的局部挤压、微动磨损及弯曲疲劳加剧，形成典型的二次损伤机制。磨损形成的锋利槽缘会像刀具般切割绳股表面，加速保护油脂的流失并促进腐蚀介质的侵入，复合损伤模式往往在常规检查中难以察觉，却会显著降低钢丝绳的剩余强度。

针对滑轮槽磨损的评估需建立多维度指标体系，宏观上需测量槽底曲率半径、开角等几何参数的偏差，微观上则需关注表面粗糙度、硬化层剥落等特征，当滑轮槽出现不对称磨损时，还会引起钢丝绳的跑偏现象，产生附加的扭转应力。现代检测技术如激光测距和工业内窥镜的应用，使得在不拆卸部件的情况下也能精确评估滑轮状态，基于磨损形貌的定量分析，可建立钢丝绳损伤累积模型，预测其剩余寿命。

结语：

起重机钢丝绳的磨损检测与寿命评估是保障设备安全运行的核心环节，本文探讨了起重机钢丝绳磨损检测与寿命评估方法，为工程实践提供理论支持与技术参考。随着传感技术、人工智能及物联网的进步，钢丝绳健康管理将向实时化、精准化方向发展，从而显著降低事故风险并优化维护成本。该领域的研究不仅有助于提升起重设备的安全性能，也为其他高负荷缆索系统的寿命评估提供了借鉴价值，具有广泛的工程应用前景。

参考文献：

[1]王澄博,吴希. 基于深度学习的起重机钢丝绳磨损自动检测技术研究[J]. 中国机械, 2025, (08): 83-86.

[2]俞晓伟. 考虑磨损特性的动臂塔式起重机变幅钢丝绳损伤检测 [J].装备制造技术, 2024, (11): 145-148.